Novifotodetektor visoke osjetljivosti
Nedavno je istraživački tim Kineske akademije znanosti (CAS) temeljen na polikristalnim galijem bogatim galijevim oksidnim materijalima (PGR-GaOX) prvi put predložio novu strategiju dizajna za visoku osjetljivost i veliku brzinu odziva.fotodetektorputem povezanih piroelektričnih i fotovodljivih efekata na granici, a relevantno istraživanje objavljeno je u časopisu Advanced Materials. High-energyfotoelektrični detektori(za duboko ultraljubičasto (DUV) do rendgensko zračenje) ključni su u raznim područjima, uključujući nacionalnu sigurnost, medicinu i industrijsku znanost.
Međutim, trenutni poluvodički materijali poput Si i α-Se imaju probleme velike struje curenja i niskog koeficijenta apsorpcije X-zraka, što je teško zadovoljiti potrebe visokoučinkovite detekcije. Nasuprot tome, poluvodički materijali od galijevog oksida sa širokim pojasnim procjepom (WBG) pokazuju veliki potencijal za fotoelektričnu detekciju visokih energija. Međutim, zbog neizbježnog dubokog zarobljavanja na strani materijala i nedostatka učinkovitog dizajna strukture uređaja, izazovno je ostvariti visokoosjetljive i brzo odzivne detektore fotona visoke energije temeljene na poluvodičima sa širokim pojasnim procjepom. Kako bi se riješili ovi izazovi, istraživački tim u Kini prvi je put dizajnirao piroelektričnu fotovodljivu diodu (PPD) temeljenu na PGR-GaOX. Spajanjem piroelektričnog efekta na granici s efektom fotovodljivosti, performanse detekcije su značajno poboljšane. PPD je pokazao visoku osjetljivost i na DUV i na X-zrake, s brzinama odziva do 104A/W i 105μC×Gyair-1/cm2, respektivno, više od 100 puta veće od prethodnih detektora izrađenih od sličnih materijala. Osim toga, piroelektrični efekt na granici uzrokovan polarnom simetrijom područja osiromašenja PGR-GaOX može povećati brzinu odziva detektora za 105 puta na 0,1 ms. U usporedbi s konvencionalnim fotodiodama, PPDS s vlastitim napajanjem proizvode veće pojačanje zbog piroelektričnih polja tijekom preključivanja svjetla.
Osim toga, PPD može raditi u načinu rada prednapona, gdje je pojačanje uvelike ovisno o naponu prednapona, a ultra visoko pojačanje može se postići povećanjem napona prednapona. PPD ima veliki potencijal primjene u sustavima za poboljšanje slike s niskom potrošnjom energije i visokom osjetljivošću. Ovaj rad ne samo da dokazuje da je GaOX obećavajućivisokoenergetski fotodetektormaterijal, ali i pruža novu strategiju za realizaciju visokoučinkovitih fotodetektora visoke energije.
Vrijeme objave: 10. rujna 2024.